EP2982021B1 - Elektromotor - Google Patents

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EP2982021B1
EP2982021B1 EP14724365.3A EP14724365A EP2982021B1 EP 2982021 B1 EP2982021 B1 EP 2982021B1 EP 14724365 A EP14724365 A EP 14724365A EP 2982021 B1 EP2982021 B1 EP 2982021B1
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EP
European Patent Office
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housing
electric motor
cooling
stator core
motor according
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EP14724365.3A
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French (fr)
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EP2982021A1 (de
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Thomas Koch
Reiner Grillenberger
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of EP2982021A1 publication Critical patent/EP2982021A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil

Definitions

  • the invention relates to an electric motor with a stator, a rotor and an inner cooling circuit for the rotor, comprising a housing with a substantially cylindrical jacket-shaped sheath, wherein in the sheath a with respect to the cylinder in the axial direction extending, outwardly directed recess is introduced ,
  • Electric motors are used to generate mechanical, usually rotational energy from electricity.
  • electric motors the force exerted by a magnetic field on the current-carrying conductors of a coil is converted into motion. They include a static stand and a rotating, stored in corresponding bearings runners.
  • the coil windings can either be arranged on the rotor, or - in electric motors with internal permanent magnets - on the stator.
  • motors with water jacket housing are widely used in which a steel housing is made of two parts, whereby the two parts are welded together.
  • the steel housing consists of an inner cylinder, are welded on the webs for the water supply or incorporated, and an outer cylinder. So the water flows between the inner and the outer cylinder.
  • a double-walled concept has other disadvantages, such as the requirement of steel fabrication, because cast designs are not tight, the reduction in active volume, and the lack of flexibility in terminal box placement, since a separate steel structure (conduit) is required.
  • a hollow cylindrical stator core is arranged within the housing with arranged on the outside, grooves, wherein in the grooves cooling lines are arranged, and wherein the stator core arranged on the outside, in the axial direction extending recesses, the part of a Inside cooling circuit for the runner are.
  • the invention is based on the consideration that a particularly simple internal cooling can be realized by the integration of cooling paths for cooling air in the housing.
  • the cooling paths are realized as recesses in the sheath, are directed outwards and extend along the axial direction. Since the housing encloses the stator and the recesses border directly on the stator of the electric motor, thus resulting in an effective area for cooling air for cooling the components lying within the housing. Due to the axial extent of the recesses they are easily accessible from the axial ends of the housing and can be integrated into a corresponding cooling circuit.
  • the electric motor further comprises a hollow cylindrical stator core arranged inside the housing with grooves arranged on the outer side, cooling lines being arranged in the grooves.
  • the stator core comprises recesses arranged on the outside, which are part of an inner cooling circuit for the rotor.
  • cooling lines meandering meander through the stator core to cool the stator, and on the other hand to the wells for cooling the rotor. If cooling air is passed through the recesses, which is supplied to or removed from the openings in the cover plates, both the stator via the cooling lines and the rotor over the wells with the connected internal cooling circuit is effectively cooled.
  • an internal cooling for the runner is achieved in a particularly simple manner.
  • four recesses are introduced at regular intervals.
  • the four recesses thus form a square in a radial-azimuthal section.
  • the housing comprises an axial end region with two corners, which are connected by a straight edge, which is arranged in the radial direction beyond the circumference of the cylinder.
  • the basically cylindrical housing merges into an angular shape in its axial end region. Since the edge extends beyond the circumference of the cylinder in the radial direction, it can be used directly as Aufstellkante or for fixing feet of the housing. This allows the housing a particularly simple installation at the site.
  • the axial end portion in cross-section substantially square and includes the circumference of the cylinder.
  • a square shape of the housing cylinder at the two axial ends final part is relatively easy to manufacture and also provides additional space for the attachment of auxiliary terminal boxes or monitoring devices.
  • the housing is produced by casting. This allows a much cheaper and easier production than a steel construction.
  • the described simple construction without double-walled cylinder jacket for external cooling makes a simple cast construction possible.
  • the respective groove is advantageously designed as a staple, d. H.
  • the opening of the groove is narrower than its interior, so that the cooling line can be pressed and then held in a form-fitting manner in the groove. This allows easy installation of the electric motor.
  • the electric motor comprises a Mauricekühler.
  • the engine concept described in a simple manner allows the use of a Mauricekühlers, which can be connected to the openings in the cover plates and formed as an air / air or air / water heat exchanger.
  • the embarksetzkühler can be easily connected to the arranged in the cover plates openings.
  • the advantages achieved by the invention are in particular that a particularly simple integration of an internal cooling circuit for the rotor of the electric motor is achieved by the introduction of axial recesses in the single-walled shell of an electric motor with use of cooling lines and in particular recesses in the stator core.
  • the concept can be used for high- and low-voltage motors, for round wire and flat wire windings.
  • the cooling pipes can very easily be packed in the stator core clicked and additionally pressed or potted for better heat transfer. They can be prefabricated due to the simple meander-shaped configuration, so that a cost-effective installation is possible, and can be connected both in series and in parallel.
  • the motor concept allows a flexible arrangement of the terminal box at both axial ends, while also leaving a relatively large space for the arrangement of monitoring devices or auxiliary terminal boxes.
  • FIG. 1 shows a housing 1 for an electric motor in the plan.
  • the housing 1 is made as a casting, but may alternatively be made of steel. It comprises a single-walled casing 2, which is designed substantially cylinder jacket-shaped. At the axial ends of the cylinder bearing plates 4 are arranged, which form the top or bottom surface of the cylinder. In the axial edge regions, the sheath 2 is in a square shape over to allow attachment of the end shields 4. The side length of the in cross-section square axial end portions exceeds the circumference of the cylinder of the shell.
  • a side surface of the axial end region forms a Aufstellkante on which the housing is placed.
  • four feet 5 are additionally provided on the bottom in the region of the two-sided edges.
  • the end shields 4 comprise a central, circular opening 6 for supporting the rotor, not shown, of the electric motor.
  • each mounting holes 8 are arranged with which the bearing plates 4 are fixed. Through the central opening 6, the stator core 10 can be seen, which will be explained in more detail below.
  • the housing 1 comprises four radially outwardly bulging recesses 12 in the cylindrical part which extend straight in the axial direction.
  • the recesses 12 are configured identically and terminate in the region of the corners of the end shields 4 and the axial end regions of the housing 1, respectively.
  • FIG. 2 shows the housing 1 without stator core 10 and end shields 4 from the same direction as FIG. 1 , where on the right side of the FIG. 2 a part of the housing 1 has broken out.
  • FIG. 2 shows the transition of the housing 1 from the cylindrical to the square cross-sectional shape to the axial ends. In the corners at the axial ends openings 14 are introduced.
  • FIG. 3 shows the housing 1 with stator core 10 and end shields 4, wherein on the right side of FIG. 3 also a part of the housing 1 has broken open and the view of the stator core 10 releases.
  • the stator core 10 is substantially hollow cylindrical and has grooves 16 on the inside for wire windings of the stator.
  • the electric motor is therefore designed for internal permanent magnets or asynchronous.
  • the stator core 10 has on the outside in the axial direction extending grooves 18 and recesses 20.
  • the grooves 18 are formed as staple grooves, are introduced into the cooling lines 22, in which cooling water is performed.
  • the cooling lines 22 are made of stainless steel, copper or aluminum.
  • the cooling lines 22 extend along a groove 18 until, after the axial exit from the stator core 10, a semicircular piece adjoins, which again opens into a further groove 18.
  • the cooling lines 22 meander around the stator core 10.
  • the recesses 20 are part of a cooling circuit, not shown, for the rotor.
  • Cooling air is guided into the recesses 12.
  • the recesses 12 are directly adjacent to the stator core 10 and are partially in direct contact with the cooling lines 22 and the recesses 20.
  • the cooling water is cooled in the cooling lines 22 for cooling the stator.
  • the recesses 20 are partially directly in contact with the recesses 12, in part, there is a heat exchange over the stator core 10. Since the wells are 20 parts of a cooling circuit for the rotor, as well as an effective cooling of the rotor is achieved.
  • FIG. 4 shows the stator core 10 in plan with the grooves 16 on the inside for the wire windings, the grooves 18 on the outside for the cooling lines 22 and the recesses 20 on the outside for the internal cooling circuit of the rotor.
  • FIG. 5 shows the housing 1 with stator core 10 with inserted cooling lines 22 in the radial-azimuthal section in the axial, square end region.
  • FIG. 5 shows once again the position of the stator core 10 flush in the cylindrical part of the casing 2, as well as the contact the recesses 12 in the casing 2 to the cooling lines 22 and recesses 20 in the laminated core.
  • FIG. 6 shows a plan view of the housing 1 with embarksetzkyerer arranged thereon 24.
  • the embarksetzkühler 24 has approximately the same dimensions as the housing 1 and is placed on this.
  • the embarksetzkühler 24 is designed as an air / air or air / water heat exchanger.
  • FIG. 7 shows an example of the attachment of a cooling line 22 in a groove 18.
  • the groove 18 is designed as a staple groove and thus tapers towards its outlet.
  • the groove 18 thus has an opening which is formed by a constriction of the groove 18.
  • the cooling line 22, which has a larger diameter than a width of the opening in the circumferential direction, is pressed into the groove 18 through the constriction.
  • a large force on the cooling line 22 is deformed on the side facing the exit of the groove 18, so that along the Main extension direction of the cooling line 22 extending groove 26 is present pressed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Stator, einem Läufer und einem Innen-Kühlkreislauf für den Läufer, umfassend ein Gehäuse mit einer im Wesentlichen zylindermantelförmigen Ummantelung, wobei in die Ummantelung eine sich bezüglich des Zylinders in axialer Richtung erstreckende, nach außen gerichtete Aussparung eingebracht ist.
  • Elektromotoren dienen der Erzeugung mechanischer, üblicherweise rotatorischer Energie aus Elektrizität. In Elektromotoren wird die Kraft, die von einem Magnetfeld auf die stromdurchflossenen Leiter einer Spule ausgeübt wird, in Bewegung umgesetzt. Sie umfassen dazu einen statischen Ständer und einen darin rotierenden, in entsprechenden Lagern gelagerten Läufer. Die Spulenwicklungen können dabei entweder auf dem Läufer angeordnet sein, oder - bei Elektromotoren mit innen liegenden Permanentmagneten - auf dem Stator.
  • Hochausgenutzte Elektromotoren, insbesondere der letzteren Bauart, werden heute wassergekühlt ausgeführt, da die entstehenden Wärmeverluste bei der Schutzart IP55 (geschützt gegen schädigende Staubmenge, vollständiger Schutz gegen Berührung, Schutz gegen Strahlwasser aus beliebigem Winkel) und höher nur durch eine intensive Wasserkühlung abgeführt werden können. Die Verluste entstehen sowohl im Ständer als auch im Läufer.
  • Bei Motorkonzepten ohne zusätzlichen Innenkühlkreislauf begrenzt dabei in der Regel die maximal zulässige Läufer- oder Lagertemperatur die maximale Ausnutzung der Maschine. Um die-se Begrenzung zu vermeiden, wird bei vielen Motorkonzepten versucht, einen Innenkühlkreislauf durch einfache Lüfter Flügel oder durch einen separaten Innenlüfter/Wellenlüfter zu realisieren. Dies bedeutet üblicherweise jedoch einen erheb¬lichen konstruktiven Aufwand und führt zu sehr teuren und komplexen Ständergehäusen, da die Integration zusätzlicher Luftkanäle für die Läuferluft je nach Kühlkonzept aufwändig ist.
  • Verbreitet sind beispielsweise Motoren mit Wassermantelgehäuse, bei denen ein Stahlgehäuse aus zwei Teilen gefertigt wird, wobei die beiden Teile miteinander verschweißt werden. Das Stahlgehäuse besteht aus einem inneren Zylinder, auf dem Stege für die Wasserführung aufgeschweißt oder eingearbeitet werden, und einem äußeren Zylinder. Das Wasser fließt also zwischen dem inneren und dem äußeren Zylinder. Bei einem derartigen Gehäuse ist es möglich, außen zusätzliche Kanäle für den Innenkühlkreislauf anzubringen, dies führt jedoch zu deutlichen Mehraufwendungen bei der Herstellung. Zudem hat ein doppelwandiges Konzept weitere Nachteile, wie beispielsweise das Erfordernis der Herstellung aus Stahl, da Gusskonstruktionen nicht dicht sind, die Verringerung des Aktivvolumens und die mangelnde Flexibilität hinsichtlich der Anordnung des Klemmenkastens, da hierfür eine separate Stahlkonstruktion (Kabelkanal) erforderlich ist.
  • Andere Kühlkonzepte verwenden Aufsetzkühler, wodurch die Motoren aber nicht kompakt ausgeführt werden können, oder Kühlrohre aus Edelstahl, die im Blechpaket verlegt werden. Die Ausführung mit Kühlrohren kann dabei sowohl bei gehäuselosen Motoren als auch bei Motoren mit einfachen Gehäusen zur Anwendung kommen. Allerdings erlauben derartige Kühlkonzepte eine Integration eines Innenkühlkreislaufs nur mit erheblichem Aufwand.
  • Aus der EP 0 072 999 A1 und der US 2012/062057 A1 ist bekannt, dass in die Ummantelung eine sich bezüglich des Zylinders in axialer Richtung erstreckende, nach außen gerichtete Aussparung eingebracht sein kann. Die US 2012/062057 A1 zeigt beispielsweise in der FIG. 10 ein Kühlkonzept mit einem Aufsetzkühler, mit dem die Luft eines Kühlkreislaufes für den Läufer gekühlt wird. Elektromotoren mit unterschiedlichen Kühlkonzepten sind beispielsweise aus der WO 2012/159661 A2 bekannt.
  • Es ist nunmehr Aufgabe der Erfindung einen Elektromotor der eingangs genannten Art anzugeben, welches eine technisch besonders einfache Integration eines Innenkühlkreislaufs für den Läufer erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem innerhalb des Gehäuses ein hohlzylinderförmiges Ständerblechpaket mit auf der Außenseite angeordneten, Nuten angeordnet ist, wobei in den Nuten Kühlleitungen angeordnet sind, und wobei das Ständerblechpaket auf der Außenseite angeordnete, in axialer Richtung erstreckte Vertiefungen aufweist, die Teil eines InnenKühlkreislaufs für den Läufer sind. Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine besonders einfache Innenkühlung durch die Integration von Kühlwegen für Kühlluft in das Gehäuse realisiert werden kann. Um dies besonders einfach zu realisieren, werden die Kühlwege als Aussparungen in der Ummantelung realisiert, nach außen gerichtet sind und sich entlang der axialen Richtung erstrecken. Da das Gehäuse den Ständer umschließt und die Aussparungen direkt an den Ständer des Elektromotors grenzen, ergibt sich somit eine effektive Fläche für Kühlluft zur Kühlung der innerhalb des Gehäuses liegenden Bauteile. Durch die axiale Erstreckung der Aussparungen sind diese von den axialen Enden des Gehäuses aus einfach erreichbar und können so in einen entsprechenden Kühlkreislauf integriert werden.
  • Dabei umfasst der Elektromotor weiterhin ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes, hohlzylinderförmiges Ständerblechpaket mit auf der Außenseite angeordneten Nuten, wobei in den Nuten Kühlleitungen angeordnet sind. Durch eine derartige Konzeption des Ständerblechpakets wird einerseits das Ständerblechpaket effektiv gekühlt, andererseits grenzen die Kühlleitungen direkt an die Aussparungen und ermöglichen so einen besonders effektiven Wärmeaustausch mit.
  • Weiterhin umfasst das Ständerblechpaket auf der Außenseite angeordnete Vertiefungen, die Teil eines Innen-Kühlkreislaufs für den Läufer sind. Damit besteht einerseits eine Wärmeübertragung von den Aussparungen im Gehäuse zu den in den Nuten verlegten Kühlleitungen, die sich mäanderförmig durch das Ständerblechpaket zur Kühlung des Ständers winden, und andererseits zu den Vertiefungen zur Kühlung des Läufers. Wird Kühlluft durch die Aussparungen geleitet, die an den Öffnungen in den Deckplatten zu- bzw. abgeführt wird, wird sowohl der Ständer über die Kühlleitungen als auch der Läufer über die Vertiefungen mit dem daran angeschlossenen Innenkühlkreislauf effektiv gekühlt. Hierdurch wird in besonders einfacher Weise eine Innenkühlung für den Läufer erreicht.
  • Vorteilhafterweise sind dabei mehrere gleichartige Aussparungen in Umfangsrichtung verteilt eingebracht. Hierdurch wird die Fläche für den Wärmeaustausch weiter vergrößert und damit die Kühlwirkung verbessert. Zudem wird eine gleichmäßige Wärmeübertragung entlang des gesamten Umfangs des Gehäuses erreicht.
  • In besonders einfacher Ausgestaltung sind vier Aussparungen in regelmäßigem Abstand eingebracht. Die vier Aussparungen bilden in einer radial-azimutalen Schnittfläche somit ein Quadrat.
  • In zusätzlicher oder alternativer vorteilhafter Ausgestaltung umfasst das Gehäuse einen axialen Endbereich mit zwei Ecken, die durch eine gerade Kante verbunden sind, die in radialer Richtung jenseits des Umfangs des Zylinders angeordnet ist. Mit anderen Worten: Das grundsätzlich zylinderförmige Gehäuse geht in seinem axialen Endbereich in eine eckige Form über. Da sich die Kante über den Umfang des Zylinders hinaus in radialer Richtung erstreckt, kann sie direkt als Aufstellkante oder zur Befestigung von Standfüßen des Gehäuses genutzt werden. Hierdurch ermöglicht das Gehäuse eine besonders einfache Montage am Einsatzort.
  • In besonders einfacher vorteilhafter Ausgestaltung der axiale Endbereich im Querschnitt im Wesentlichen quadratisch und schließt den Umfang des Zylinders ein. Eine quadratische Form des den Gehäusezylinder an den beiden axialen Enden abschließenden Teils ist vergleichsweise einfach herzustellen und bietet außerdem zusätzlichen Raum für die Anbringung von Hilfsklemmenkästen oder Monitoring-Geräten.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung ist das Gehäuse durch Gießen hergestellt. Dies ermöglicht eine deutlich kostengünstigere und einfachere Herstellung als eine Konstruktion aus Stahl. Der beschriebene einfache Aufbau ohne doppelwandigen Zylindermantel für die Außenkühlung macht eine einfache Gusskonstruktion möglich.
  • Die jeweilige Nut ist dabei vorteilhafterweise als Klammernut ausgestaltet, d. h. die Öffnung der Nut ist schmaler als ihr Innenraum, so dass die Kühlleitung eingepresst werden können und anschließend formschlüssig in der Nut gehalten werden. Dies ermöglicht eine einfache Montage des Elektromotors.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung umfasst der Elektromotor einen Aufsetzkühler. Das beschriebene Motorkonzept ermöglicht in einfacher Weise die Nutzung eines Aufsetzkühlers, der an die Öffnungen in den Deckplatten angeschlossen und als Luft/Luft- oder Luft/Wasser-Wärmetauscher ausgebildet sein kann. Der Aufsetzkühler kann in einfacher Weise an die in den Deckplatten angeordneten Öffnungen angeschlossen werden.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Einbringung von axialen Aussparungen in der einwandigen Ummantelung eines Elektromotors bei einer Nutzung von Kühlleitungen und insbesondere Vertiefungen im Ständerblechpaket eine besonders einfache Integration eines Innenkühlkreislaufs für den Läufer des Elektromotors erreicht wird. Das Konzept kann für Hoch- und Niederspannungsmotoren, für Runddraht- als auch Flachdrahtwicklungen verwendet werden. Die Kühlleitungen können sehr einfach in das Ständerblechpacket eingeklickt und für eine bessere Wärmeübertragung zusätzlich verpresst oder vergossen werden. Sie können aufgrund der einfachen mäanderförmigen Ausgestaltung vorgefertigt werden, so dass eine kostengünstige Montage möglich wird, und können sowohl in Reihe als auch parallel geschaltet werden. Das Motorkonzept ermöglicht eine flexible Anordnung des Klemmenkastens an beiden axialen Enden, wobei auch vergleichsweise viel Raum für die Anordnung von Monitoring-Geräten oder Hilfsklemmenkästen bleibt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
    • FIG 1
    ein Gehäuse für einen Elektromotor mit innen angeordnetem Ständerblechpaket,
    FIG 2
    das Gehäuse ohne Ständerblechpaket und Lagerschilde mit Ausbruch,
    FIG 3
    Das Gehäuse mit Ständerblechpaket mit eingelegten Kühlleitungen und Lagerschilden mit Ausbruch,
    FIG 4
    das Ständerblechpaket,
    FIG 5
    das Gehäuse mit Ständerblechpaket mit eingelegten Kühlleitungen im radial-azimutalen Schnitt,
    FIG 6
    das Gehäuse mit Aufsetzkühler, und
    FIG 7
    eine in eine Nut eingepresste Kühlleitung.
  • Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • FIG 1 zeigt ein Gehäuse 1 für einen Elektromotor in der Aufsicht. Das Gehäuse 1 ist als Gussteil gefertigt, kann aber alternativ auch aus Stahl gefertigt sein. Es umfasst eine einwandige Ummantelung 2, die im Wesentlichen zylindermantelförmig ausgestaltet ist. An den axialen Enden des Zylinders sind Lagerschilde 4 angeordnet, die Deck- bzw. Grundfläche des Zylinders bilden. In den axialen Randbereichen geht die Ummantelung 2 in eine quadratische Form über, um eine Befestigung der Lagerschilde 4 zu ermöglichen. Die Seitenlänge der im Querschnitt quadratischen axialen Endbereiche übersteigt dabei den Umfang des Zylinders der Ummantelung.
  • Eine Seitenfläche des axialen Endbereichs bildet dabei eine Aufstellkante, auf der das Gehäuse aufgestellt wird. Hierzu sind zusätzlich auf der Unterseite im Bereich der beidseitigen Kanten vier Standfüße 5 vorgesehen. Die Lagerschilde 4 umfassen eine zentrale, kreisförmige Öffnung 6 zur Lagerung des nicht gezeigten Läufers des Elektromotors. Im Bereich der Ecken der Lagerschilde 4 sind jeweils Befestigungsöffnungen 8 angeordnet, mit denen die Lagerschilde 4 fixiert werden. Durch die zentrale Öffnung 6 ist das Ständerblechpaket 10 zu sehen, welches im Folgenden noch detailliert erläutert wird.
  • Das Gehäuse 1 umfasst vier sich in radialer Richtung nach außen wölbende Aussparungen 12 im zylinderförmigen Teil, die sich axialer Richtung gerade erstrecken. Die Aussparungen 12 sind gleich ausgestaltet und enden jeweils im Bereich der Ecken der Lagerschilde 4 bzw. der axialen Endbereiche des Gehäuses 1.
  • FIG 2 zeigt das Gehäuse 1 ohne Ständerblechpaket 10 und Lagerschilde 4 aus gleicher Blickrichtung wie FIG 1, wobei auf der rechten Seite der FIG 2 ein Teil des Gehäuses 1 ausgebrochen ist. FIG 2 zeigt den Übergang des Gehäuses 1 von der zylindrischen zur quadratischen Querschnittsform zu den axialen Enden hin. In den Ecken an den axialen Enden sind Öffnungen 14 eingebracht.
  • FIG 3 zeigt das Gehäuse 1 mit Ständerblechpaket 10 und Lagerschilden 4, wobei auf der rechten Seite der FIG 3 ebenfalls ein Teil des Gehäuses 1 ausgebrochen ist und den Blick auf das Ständerblechpaket 10 freigibt. Das Ständerblechpaket 10 ist im Wesentlichen hohlzylinderförmig aufgebaut und weist auf der Innenseite Nuten 16 für Drahtwicklungen des Ständers auf. Der Elektromotor ist demnach für innenliegende Permanentmagneten oder Asynchronläufer ausgestaltet.
  • Weiterhin weist das Ständerblechpaket 10 auf der Außenseite in axialer Richtung erstreckte Nuten 18 und Vertiefungen 20 auf. Die Nuten 18 sind als Klammernuten ausgebildet, in die Kühlleitungen 22 eingebracht sind, in denen Kühlwasser geführt wird. Die Kühlleitungen 22 sind aus Edelstahl, Kupfer oder Aluminium gefertigt. Die Kühlleitungen 22 erstrecken sich entlang einer Nut 18, bis sich nach dem axialen Austritt aus dem Ständerblechpaket 10 ein halbkreisförmiges Stück anschließt, das wieder in eine weitere Nut 18 mündet. Dadurch winden die Kühlleitungen 22 sich mäanderförmig um das Ständerblechpaket 10. Die Vertiefungen 20 sind Teil eines nicht näher dargestellten Kühlkreislaufs für den Läufer.
  • Die Funktionsweise der Kühlung wird im Folgenden erläutert: Kühlluft wird in die Aussparungen 12 geführt. Die Aussparungen 12 grenzen unmittelbar an das Ständerblechpaket 10 und stehen teilweise auch in direktem Kontakt zu den Kühlleitungen 22 und den Vertiefungen 20. Somit wird das Kühlwasser in den Kühlleitungen 22 zur Kühlung des Ständers gekühlt. Die Vertiefungen 20 stehen teilweise direkt in Kontakt mit den Aussparungen 12, teilweise erfolgt ein Wärmeaustausch über das Ständerblechpaket 10. Da die Vertiefungen 20 Teile eines Kühlkreislaufs für den Läufer sind, wird so auch eine effektive Kühlung des Läufers erreicht.
  • FIG 4 zeigt das Ständerblechpaket 10 in der Aufsicht mit den Nuten 16 auf der Innenseite für die Drahtwicklungen, den Nuten 18 auf der Außenseite für die Kühlleitungen 22 und den Vertiefungen 20 auf der Außenseite für den Innenkühlkreislauf des Läufers.
  • FIG 5 zeigt das Gehäuse 1 mit Ständerblechpaket 10 mit eingelegten Kühlleitungen 22 im radial-azimutalen Schnitt im axialen, quadratischen Endbereich. Hierbei ist auf der rechten Seite wiederum ein Teil des Gehäuses 1 ausgebrochen. FIG 5 zeigt noch einmal die Lage des Ständerblechpakets 10 bündig im zylindrischen Teil der Ummantelung 2, sowie den Kontakt der Aussparungen 12 in der Ummantelung 2 zu den Kühlleitungen 22 und Vertiefungen 20 im Blechpaket.
  • FIG 6 zeigt eine Aufsicht des Gehäuses 1 mit darauf angeordnetem Aufsetzkühler 24. Der Aufsetzkühler 24 hat etwa dieselben Abmessungen wie das Gehäuse 1 und ist auf dieses aufgesetzt. Der Aufsetzkühler 24 ist als Luft/Luft- oder Luft/ Wasser-Wärmetauscher ausgelegt.
  • FIG 7 zeigt beispielhaft die Befestigung einer Kühlleitung 22 in einer Nut 18. Die Nut 18 ist als Klammernut ausgestaltet und verjüngt sich somit zu ihrem Austritt hin. Die Nut 18 weist somit eine Öffnung auf, die durch eine Engstelle der Nut 18 gebildet wird. Die Kühlleitung 22, die einen größeren Durchmesser als eine Breite der Öffnung in Umfangsrichtung aufweist, wird durch die Engstelle in die Nut 18 eingepresst. Für eine bessere Wärmeübertragung zwischen dem Ständerblechpaket 10 und der Kühlleitung 22 wirkt beim Einpressen der Kühlleitungen 22 eine große Kraft auf die Kühlleitung 22. Dabei wird die Kühlleitung 22 auf der Seite verformt, die dem Austritt der Nut 18 zugewandt ist, so dass eine entlang der Haupterstreckungsrichtung der Kühlleitung 22 verlaufende Nut 26 eingepresst vorhanden ist.

Claims (8)

  1. Elektromotor mit einem Stator, einem Läufer und einem Innenkühlkreislauf für den Läufer, umfassend ein Gehäuse (1) mit einer im Wesentlichen zylindermantelförmige Ummantelung (2), wobei in die Ummantelung (2) eine sich bezüglich des Zylinders in axialer Richtung erstreckende, nach außen gerichtete Aussparung (12) eingebracht ist, wobei innerhalb des Gehäuses (1) ein hohlzylinderförmiges Ständerblechpaket (10) angeordnet ist, wobei das Ständerblechpaket (10) auf der Außenseite angeordnete, in axialer Richtung erstreckte Vertiefungen (20) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass auf der Außenseite des Ständerblechpakets Nuten (18) angeordnet sind, wobei in den Nuten Kühlleitungen (22) angeordnet sind und
    dass die in axialer Richtung erstreckten Vertiefungen (20) Teil des Innenkühlkreislaufs für den Läufer sind.
  2. Elektromotor nach Anspruch 1, in dessen Gehäuse (1) mehrere gleichartige Aussparungen (12) in Umfangsrichtung verteilt eingebracht sind.
  3. Elektromotor nach Anspruch 2, in dessen Gehäuse (1) vier Aussparungen (12) in regelmäßigem Abstand eingebracht sind.
  4. Elektromotor nach Anspruch 2 oder 3, dessen Gehäuse (1) einen axialen Endbereich mit zwei Ecken umfasst, die durch eine gerade Kante verbunden sind, die in radialer Richtung jenseits des Umfangs des Zylinders angeordnet ist.
  5. Elektromotor nach Anspruch 3 und 4, bei dem der axiale Endbereich im Querschnitt im Wesentlichen quadratisch ist und den Umfang des Zylinders einschließt.
  6. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Gehäuse (1) durch Gießen hergestellt ist.
  7. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die jeweilige Nut (18) als Klammernut ausgestaltet ist.
  8. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Aufsetzkühler (24).
EP14724365.3A 2013-05-14 2014-05-06 Elektromotor Active EP2982021B1 (de)

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